蒸汽發(fā)生器過渡段錐形筒體鍛件是大型核電類鍛件中成形難度極大的異型鍛件,其產(chǎn)品性能直接影響核電設(shè)備的運行狀態(tài)。本文采用空心鋼錠作為原始坯料,將空心階梯坯擴孔成形法的鍛造原理作為目標(biāo)錐形筒體鍛件中間工序坯料的外形設(shè)計計算依據(jù),進而制定出目標(biāo)錐形筒體的鍛造工藝流程,并在DEFROM-3D軟件對錐形筒體各鍛造工序有限元模型進行模擬研究。本文重點研究目標(biāo)錐形筒體的各鍛造工序中工藝參數(shù)變化對坯料外形尺寸變化以及內(nèi)部變形區(qū)應(yīng)力、應(yīng)變場量分布規(guī)律的影響,以期獲得各成形工序中使坯料獲得良好變形質(zhì)量的鍛造工藝參數(shù)范圍,并為實際生產(chǎn)過程提供理論依據(jù)。在空心圓柱毛坯開坯鐓粗工藝的研究中,探究了不同尺寸的坯料鐓粗后的變形缺陷情況,并繪制出避免內(nèi)壁缺陷產(chǎn)生的坯料尺寸范圍曲線圖,為初始空心圓柱毛坯的選取提供參考。此外,分別研究了空心坯料在平砧整體鐓粗、錐形整體鐓粗以及不同布砧方式下的局部鐓粗中的變形情況,得出了各自合理的鍛造工藝參數(shù)范圍,并為空心圓柱坯料確定了最終鐓粗工藝方案。在芯軸拔長成形空心階梯坯的研究過程中,探究了芯軸拔長工藝中進給量、單砧圧下率以及錯砧角等工藝參數(shù)的合理范圍,在合理的鍛造工藝參數(shù)變形條件下,... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

壓水堆核電站各回路示意圖

，使工藝設(shè)計更加高效、精確和可靠。利用有限元仿真技術(shù)不僅可以對現(xiàn)有的工藝方案進行檢驗，而且還可以通過有限元仿真結(jié)果對現(xiàn)有的工藝設(shè)計進行優(yōu)化，使鍛件工藝設(shè)計建立在更加科學(xué)的基礎(chǔ)上[8]。因此，借助有限元仿真軟件對大型錐形筒體鍛件的鍛造過程進行模擬研究，可以準(zhǔn)確、直觀的觀察分析錐形筒體鍛件鍛造過程中應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、金屬流動、成形力等場量分布規(guī)律，預(yù)測成形過程中鍛造缺陷的產(chǎn)生，方便人們及時調(diào)整工藝參數(shù)，避免鍛造缺陷的產(chǎn)生，減少傳統(tǒng)試錯實驗帶來巨大材料浪費。圖1-1壓水堆核電站各回路示意圖圖1-2錐形筒體鍛件實物圖1.2大型筒體鍛件的概述在鍛造行業(yè)中，人們習(xí)慣將公稱壓力≥1000t的自由鍛造液壓機所生產(chǎn)的鍛件稱為大鍛件。大鍛件是機械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)，被廣泛運用中重型機械、發(fā)電設(shè)備、軋鋼設(shè)備、冶金礦山、兵器制造、航空航天、船舶與港口設(shè)備，以及煉油化工容器等產(chǎn)品中的關(guān)鍵部件，其經(jīng)濟帶動性強，輻射作用大，是各大產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的一環(huán)[9]。作為我國大型裝備領(lǐng)域成套設(shè)備的核心零部件，大鍛件的制造水平將制約著我們核電、冶金、造船、航空航天和國防軍工等領(lǐng)域的發(fā)展，同時在國民經(jīng)濟建設(shè)、國防裝備發(fā)展和現(xiàn)代尖端學(xué)科技術(shù)的建設(shè)中起著非常重要的作用[10]。大鍛件的制造能力反應(yīng)了一個國家在國民經(jīng)濟和國防軍事等高端領(lǐng)域的綜合實力，是我國目前大型裝備制造也發(fā)展的瓶頸所在[11]。大型筒體鍛件是一種常見的大型鍛件，在國家重大技術(shù)裝備行業(yè)中扮演著舉足輕重的角色，它的產(chǎn)品性能優(yōu)劣將直接影響著核電、水電、火電、石油化工等關(guān)鍵行業(yè)大型機械裝備的運行狀態(tài)。因此，大型筒體鍛件是一種技術(shù)含量極高、產(chǎn)品質(zhì)量性能要求嚴苛、設(shè)計制造流程復(fù)雜的高精尖類產(chǎn)品[12]。大型筒體鍛件通用以蒸汽發(fā)生器外殼、

誄ぃ?檔蛻璞縛煽啃裕??以諢?庸す?討懈謀淞俗緞甕蔡褰鶚艫南宋?饗擼??易引起鍛件內(nèi)部組織性能不佳，后續(xù)熱處理難度增大的問題。針對傳統(tǒng)鍛造方法的不足，相關(guān)研究人員[33-38]基于錐形筒體外形結(jié)構(gòu)特征的理論推導(dǎo)，假定擴孔前后同一高度處橫截面近似相同原理計算分析得出錐形筒體鍛件擴孔前的坯料形狀為空心錐形坯，并將其外圓輪廓簡化成一系列臺階，以此來降低實際制坯過程的操作難度，同時也使錐形筒體的制坯更具科學(xué)理論依據(jù)，便于最終成品尺寸精度的把控。本文將基于上述錐形筒體制坯設(shè)計原理，對目標(biāo)錐形筒體鍛件（圖3-1）的中間坯進行設(shè)計計算分析，并制定出以空心鋼錠為原始毛坯的錐形筒體鍛造工藝方案。圖3-1目標(biāo)錐形筒體鍛件圖示3.1階梯坯擴孔成形法的工藝原理分析及驗證根據(jù)錐形筒體外形結(jié)構(gòu)特征，通常需要成形出一定形狀和尺寸的中間過渡坯料，然后經(jīng)擴孔鍛制出成品。本文將選用特定型號的空心鋼錠作為原始坯料，然后對其進行開坯鐓粗以改善原始組織，再進行芯軸擴孔修整成形一定尺寸的空心圓柱坯料，再經(jīng)芯軸拔長操作鍛出空心階梯坯，最后通過局部芯軸擴孔工序?qū)⑴髁襄懘蛑聊繕?biāo)鍛件尺寸及形狀。3.1.1坯料外形結(jié)構(gòu)分析由于芯軸擴孔時坯料的軸向伸長量通常很小，故可近似認為芯軸擴孔前后坯料的軸向長度的變化量忽略不計，進而可以假定坯料擴孔前等高處的坯料圓周截面積與擴孔后錐形筒體的圓周截面積相等[33-36]。因此，基于上述理論假定可以建立擴孔前后坯料與錐形筒體的對應(yīng)幾何模型，如圖3-2所示。


本文編號：3444265